连杆合件工艺工装设计说明书概诉Word文档格式.docx
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进行专用夹具和加工用组合机床设计,并完成必要的设计计算。
1.2课程设计要求
设计要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基
础上,首先对零件的加工工艺规程做出优化设计,并对其关键工序之一进行加工用组合机床设计。
具体任务及要求如下:
(1)调查研究、查阅文献资料;
(2)连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析;
(3)连杆合件加工工艺规程设计;
(4)连杆合件关键工序的组合机床设计;
(5)必要的设计计算与分析;
(6)文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。
设计技术要求包括:
(1)生产纲领:
40000件/年;
(2)夹具采用专用夹具;
(3)组合机床采用液压驱动滑台;
(4)每次加工一个零件。
1.3解决方案和技术路线
本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计,并在此基础上选择关键工序之
一加工用组合机床设计,因此需要研究和解决以下几个问题:
(1)连杆合件加工工艺工装设计;
(2)关键工序之一的加工用组合机床设计。
进行连杆合件加工工艺及关键工序工装设计时,应首先熟悉连杆合件的零件图,
依据“先加工基准面,后加工其他表面”、“先加工平面,后加工孔”、“先加工主要平面,后加工次要平面”、“先安排粗加工,后精加工”[1],再结合工件的实际情况来安排工艺路线。
工艺装备包含:
刀具、量具、夹具、辅具。
工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。
进行关键工序之一的加工用组合机床设计时,应首先了解机床的构成,依据机床设计的原则,工件、夹具的具体情况,本工序的加工要求,查阅相关资料来设计机床,并完成三图一卡的制作。
2工艺设计
2.1主要技术依据
2.1.1生产纲领,生产类型
生产纲领为40000件/年,属大批量生产。
大批量生产的工艺特征:
(1)零件的互换性:
具有广泛的互换性,少数装配精度较高处,采用分组装配
法和调整法;
(2)毛坯的制造方法和加工余:
广泛采用金属模机器造型,模锻或其他商效方
法。
毛坯精度高,加工余量小;
(3)机床设备及其布置形式:
广泛采用专用机床及自动机床,按流水线排列设
备;
(4)工艺装备:
广泛采用专用夹具,专用组合机床,专用刀具,专用量具或自动检验装置,靠调整法达到精度要求;
(5)对工人的技术要求:
对调整工的技术水平要求高,对操作工的技术水平要
求较低;
(6)工艺文件:
有工艺过程卡或工序卡,关键工序要调整卡和检验卡;
(7)成本:
较低;
(8)生产率:
高;
(9)工人劳动条件:
较好。
2.1.2连杆的功用及主要结构参数
连杆是汽车发动机的主要传动件之一。
连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴,
从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
它受到很大的燃气燃烧爆发力和惯
性力的作用,因此必须具有足够的强度和刚度。
连杆主要参数如表如表。
表
主要参数表
项目
技术要求
材料
QT450-10
连杆小头孔尺寸
F200+0.023mm
连杆大头孔尺寸
F101+0.021mm
厚度
43--0.0.3620mm
连杆
大小头孔中心距
850+0.1mm
连杆体螺纹
2-M12-6H
连杆体
940-0.023mm
两止口宽度
连杆盖螺栓孔
F12mm
连杆盖
940+0.035mm
2.1.3毛坯的选择及制备
(1)根据零件用途确定毛坯类型;
(2)根据批量确定毛坯制造方法;
(3)根据手册确定表面加工余量及余量公差。
根据技术要求,零件材料为QT450—10,即球墨铸铁,主要特性
较普通铸铁韧性和抗拉强度大大提高,又具有铸铁的流动性好,收缩性好。
用途不仅能代替铸钢,甚至能代
替锻钢做成曲轴,齿轮等重要零件.抗蚀性能也优于普通铸钢,做阀门、减压阀
根据毛坯的材料,生产类型,生产纲领及零件的复杂程度,连杆毛坯采用金属型
铸造成型。
零件并不复杂,因此毛坯可以与零件的形状尽量接近,而且采用连杆体连杆盖整体铸造,之后经加工分离再分别加工。
连杆盖、连杆体上的螺栓螺纹孔可不铸造出来而直接加工。
大头孔直(根据《机械加工工艺手册》(第2版)第一卷表3.2—23)
连杆端面加工总余量:
(1.5+1)×
2=5;
连杆毛坯厚度:
48mm。
(根据《机械加工工艺手册》(第2版)第二卷)连杆长度:
155mm;
连杆大头孔圆形部分:
Φ70.6mm。
2.2工艺分析
工艺分析的目的:
一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理,是否便于加工和装配;
二是通过工艺分
析,对零件的工艺要求有进一步的了解,以便制订出合理的工艺规程[7]。
(1)零件材料:
QT450—10。
球墨铸铁切削性能较差,宜采用高速钢(较低切削参数下)、硬质合金钢刀具(较高切削参数下)以降低成本。
刀具几何参数可根据不同刀具类型依据相关手册查取;
(2)零件的表面组成:
两端面,大小两个通孔,螺纹、螺栓孔,键槽,倒角,连杆体、连杆盖结合面;
(3)主要表面分析:
Φ20mm的小头孔表面、Φ70.6mm的大头孔表面为零件最重要的工作面;
(4)主要技术要求:
小头孔精度要求为IT7、粗糙度要求Ra1.6μm,大头孔精度要求为IT6、粗糙度要求Ra1.6μm,大小头孔中心距为70.6+00.1mm。
大小头孔之一为
零件上的重要基准,两侧端面也为重要基准;
(5)零件总体特点:
连杆合件由连杆体和连杆盖两部分组成。
2.3加工方案
加工零件时应注意以下几个内容:
(1)加工表面的尺寸精度和形状精度;
(2)主要加工表面之间的相对位置精度;
(3)加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求;
(4)热处理及其他技术要求。
在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度:
(1)连杆本身的刚度比较低,在外力(切削力、夹紧力)的作用下容易变形;
(2)连杆是铸件,孔的加工余量大,切削时将产生较大的残余内应力,并引起内
应力重新分布。
因此,在安排工艺时,就要把各主要表面的粗、精加工工序分开,即把粗加工安排在前,半精加工安排在中间,精加工安排在后面。
这是由于粗加工工序的切削余量大,因此切削力、夹紧力必然大,加工后容易产生变形。
粗、精加工分开后,粗加工
产生的变形可以在半精加工中修正;
半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。
这
样逐步减少加工余量,切削力及内应力的作用,逐步修正加工后的变形,就能最后达
到零件的技术条件。
2.3.1定位基准的选择
定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线,确定加工方案中首先要做的重要工作。
基面选择得正确与否、合理与否,将直接影响工件的加工质量和生产率[8]。
在选择定位基准时,需要考虑以下三个问题:
(1)以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准,才能保证加工精度,使整个机械加工工艺过程顺利地进行;
(2)为加工上述精基面或统一基准,应采用哪一个表面作为粗基面;
(3)是否有个别工序为了特殊的加工要求,需要采用统一基准以外的精基面。
粗基面的选择:
根据粗基面的选择原则及零件的特点来选择。
精基面的选择:
选择精基面时,首先应考虑基准重合的问题,即在可能的情况下,
应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准[8]。
在连杆机械加工工艺过程中,加工小头孔时,工序选用连杆的一侧端面作为主要基准。
加工连杆盖时,选用连杆盖的一个指定的端面、连杆盖上的大头孔及连杆盖侧面作为基准。
加工连杆体时,选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆体侧面作为基准。
加工大头孔时,选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆侧面作为基准。
这是由于:
端面的面积大,定位比较稳定;
用连杆盖上的孔定位可直接控制大小孔的中心距;
连杆侧面限制转动。
这样就使各工序的定位基准统一起来,减少定位误差。
(1)根据零件图,连杆零件的两端面都在一个平面上,这对作为定位基准面来
说是有利的;
(2)连杆体上的小头孔作为基面,因此小头孔的加工应安排得比较早。
这样宜于保证大小头孔的中心距要求;
(3)在铣连杆合件端面的工序中,工件的各个表面都是毛坯表面,定位和夹紧的条件都较差,而加工余量和切削力都较大,如果再遇上工件本身的刚性差,则对加工精度会有很大影响,因此此道工序的定位和夹紧方法的选择,对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。
在本道工序中以毛坯大头端定位,在小头处夹紧,同时铣削两侧端面。
但是由于毛坯表面不平整,连杆的刚性差,夹紧时工件可能变形,粗铣后端面似乎平整了,一放松,工件又恢复,变形,影响后续工序的定位及加工。
以连杆的连杆身的对称面定位。
这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小,同时可以铣工件的两侧端面,使一部分切削力互相抵消,易于得到平面度较好的平面。
毛坯在加工后的外形偏差也比较小。
本连杆的结合面带有止口。
连杆结合面结构种类较多,有平切口和斜切口,还有键槽形、锯齿形和带止口的。
从使用性能上看,重复定位精度高,在拧紧螺钉时,可自动滑移消除止口间隙;
从工艺性上看,定位可靠,连杆成品经拆装后大头孔径圆度变化小。
螺栓孔和结合面分别先后加工,为达到互换性装配要求,加工精度应相应提高。
2.3.2工艺路线方案的确定
制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。
(1)选择加工方法应以零件加工表面的技术条件(主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度)为依据,并综合考虑各个方面工艺因素的影响,一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法,接着再确定一系列准备工序的加工方法,然
后再确定其他次要表面的加工方法;
(2)在各表面加工方法选定以后,就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序,以定位基准面的加工为主线,妥善安排热处理工序及其他辅助工序;
(3)设计安排加工路线图表。
特别当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别。
方案1:
工序I:
制备毛坯
工序II:
同时铣连杆大小头孔两侧端面工序III:
钻、扩、铰连杆小头孔工序IV:
分离连杆体和连杆盖
工序V:
铣连杆体结合面
工序VI:
铣连杆盖结合面
工序VII:
加工连杆体的螺纹
工序VIII:
加工连杆盖的螺栓孔
工序IX:
人工装配连杆体和连杆盖工序X:
粗镗、半精镗大头孔
工序XI:
精镗大头孔及大头孔内键槽工序XII:
镗削小头孔内槽
工序XIII:
铣小头孔R67mm的槽工序XIV:
倒角,检验
方案2:
铣连杆体和连杆盖结合面工序VI:
加工连杆体的螺纹工序VII:
人工装配连杆体和连杆盖工序IX:
工序X:
精镗大头孔及大头孔内键槽工序XI:
工序XII:
铣小头孔R67